Xã Phú Mậu nằm ở phía tây bắc huyện Phú Vang, có vị trí địa lý:

• Phía đông giáp các xã Phú Dương và Phú Thượng
• Phía tây giáp thị xã Hương Trà với ranh giới là sông Hương
• Phía nam giáp thành phố Huế với ranh giới là sông Hương
• Phía bắc giáp xã Phú Thanh.

Xã có diện tích 7,17 km², dân số năm 2020 là 10.525 người[2], mật độ dân số đạt 1.468 người/km².